(57)【要約】【課題】水蒸気バリア性が高く、シートを曲げても水蒸気バリア性の低下が少ない耐屈曲性に優れた太陽電池モジュール用裏面保護シートの提供。【解決手段】基材シートの少なくとも一方の面に窒化珪素からなるガスバリア層が積層され、基材シートの他方の面又は前記ガスバリア層にフッ素樹脂層が積層されたことを特徴とする太陽電池モジュール用裏面保護シート。【選択図】図１
2010219196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材シートの少なくとも一方の面に窒化珪素からなるガスバリア層が積層され、基材シートの他方の面又は前記ガスバリア層にフッ素樹脂層が積層されたことを特徴とする太陽電池モジュール用裏面保護シート。
【請求項２】
前記フッ素樹脂層に二酸化チタンが含まれることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
【請求項３】
熱接着性樹脂からなる接着層が積層されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
【請求項４】
前記ガスバリア層が、窒素ガスを含む不活性ガス雰囲気中、又は窒素ガスと酸素ガスとを含む不活性ガス雰囲気中での反応性スパッタ法により前記基材シート上に成膜されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池モジュール用裏面保護シート。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用裏面保護シートが裏面に接着されてなる太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュール用裏面保護シート、並びにそれを備えた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換する装置である太陽電池モジュールは、二酸化炭素を排出せずに発電できるシステムとして注目されている。その太陽電池モジュールには、高い発電効率とともに、屋外で使用した場合にも長期間の使用に耐えうる耐久性が求められている。
太陽電池モジュールの主な構成は、光発電素子である太陽電池セル、太陽電池セルを封止する電気絶縁体である封止材、封止材の受光面側（表面側）と裏面側にそれぞれ設けられた表面保護シートと裏面保護シートからなり、これらの保護シートは、太陽電池モジュール内への水蒸気の浸入を防いでいる。このような太陽電池モジュール用保護シートには、優れた水蒸気バリア性、耐候性が求められている。特に、薄膜系太陽電池セルの開発等、関連技術の急速な進歩に伴い、太陽電池モジュール用裏面保護シートには、より優れた水蒸気バリア性を持つことが要求されている。
従来、太陽電池モジュール用保護シートとして、水蒸気バリア性、耐候性を改善するための技術として、例えば、特許文献１に開示された技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、太陽電池モジュールの保護層として用いる、表面に珪素酸化物（シリカ）薄膜が形成されたフッ素樹脂フィルム層を含むシートであり、該シートの酸素透過率が５ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ以下、水蒸気透過率が５ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下、光線透過率が８０％以上であり、且つ、シリカ薄膜の厚みが１５０〜５００Åであり、該膜の密着強度が２００ｇ／１５ｍｍ以上であることを特徴とする太陽電池モジュール用保護シートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０８５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シリカ薄膜が形成された従来のシートでは、水蒸気バリア性が不十分であり、今後の太陽電池モジュール用裏面保護シートに求められる水蒸気バリア性能を満足させることは難しい。
また、シリカ薄膜が形成されたシートは、耐屈曲性が低く、そのシートを曲げた際に簡単にシリカ薄膜が割れてしまい、水蒸気バリア性が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、従来のシートと比べ、水蒸気バリア性を高めることができ、シートの耐屈曲性を向上させてシートを曲げても水蒸気バリア性の低下が少ない太陽電池モジュール用裏面保護シートの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、基材シートの少なくとも一方の面に窒化珪素からなるガスバリア層が積層され、基材シートの他方の面又は前記ガスバリア層にフッ素樹脂層が積層されたことを特徴とする太陽電池モジュール用裏面保護シートを提供する。
【０００８】
本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートにおいて、前記フッ素樹脂層に二酸化チタンが含まれることが好ましい。
【０００９】
本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートにおいて、熱接着性樹脂からなる接着層が積層されていることが好ましい。
【００１０】
本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートにおいて、前記ガスバリア層が、窒素ガスを含む不活性ガス雰囲気中、又は窒素ガスと酸素ガスとを含む不活性ガス雰囲気中での反応性スパッタ法により前記基材シート上に成膜されたものであることが好ましい。
【００１１】
また本発明は、前記太陽電池モジュール用裏面保護シートが裏面に接着されてなる太陽電池モジュールを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートは、基材シートの一方の又は両方の面に窒化珪素からなるガスバリア層が積層されたものなので、従来のシリカ薄膜が形成されたシートと比べ、水蒸気バリア性を向上させることができ、さらに耐屈曲性が改善され、シートを曲げてもガスバリア層の劣化が少なく、水蒸気バリア性の低下が少なくなる。
また、基材シートの他方の面又は前記ガスバリア層に積層されるフッ素樹脂層に二酸化チタンを含有させることで、シートの反射率を向上させることができ、太陽電池モジュールの発電効率を高めることができる。
【００１３】
本発明の太陽電池モジュールは、本発明に係る前記太陽電池モジュール用裏面保護シートをモジュールの裏面（背面）に接着してなるものなので、水蒸気バリア性、耐候性にすぐれ、屋外での長期間の使用に耐えうる耐久性を保持したものとなる。
また、反射率が高い前記シートを裏面に接着したことにより、太陽電池モジュール内の太陽電池セル間の隙間を通って裏面側に抜け出す光を反射して太陽電池セル側に戻すことで発電効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートの第１実施形態の断面図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートの第２実施形態の断面図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートの第３実施形態の断面図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートの第４実施形態の断面図である。
【図５】本発明の太陽電池モジュールの概略構成図である。
【図６】耐屈曲性試験の条件を説明するための概略構成図である。
【図７】窒化珪素の成膜に用いる反応性スパッタ装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図５は、本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シート（以下、バックシートと略記する。）を用いる太陽電池モジュールの概略構成図である。
図５に例示するように、この太陽電池モジュール５０の構成は、太陽電池セル４０と、これを被覆する封止材３０と、該封止材３０の表面（受光面）側に固定された表面保護シート１０と、封止材３０の裏面（背面）側に固着されたバックシート２０とを有する構成になっている。屋外および屋内において長期間の使用に耐えうる耐候性および耐久性を太陽電池モジュールにもたせるためには、太陽電池セル４０および封止材３０を風雨、湿気、砂埃、機械的な衝撃などから守り、太陽電池モジュールの内部を外気から遮断して密閉した状態に保つことが必要である。このため、バックシート２０には、高い水蒸気バリア性が求められている。
さらに、このバックシート２０には、太陽電池モジュールの受光面から入射した光が、複数の太陽電池セル間の隙間を通って裏面側に抜け出すことによる受光ロスを少しでも減少させるために、バックシートに高い反射率を持たせ、これによって太陽電池セル間の隙間を通って抜け出す光を反射して太陽電池セル側に戻し、受光ロスを減じて発電効率を高める機能を付与することが要求されている。
【００１６】
図１は、本発明のバックシートの第１実施形態の断面図である。本実施形態のバックシート２０Ａは、基材シート２１の一方の面に窒化珪素薄膜からなるガスバリア層２２が積層され、基材シート２１の他方の面にフッ素樹脂層２３が積層された構成になっている。また、フッ素樹脂層２３には、バックシートに高い反射率を持たせるための無機顔料として二酸化チタンの微粒子が含有されている。
【００１７】
前記基材シート２１として用いうる樹脂シートとしては、一般に太陽電池モジュール用保護シートにおける樹脂シートとして使用されているものが使用できる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６）、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリエステルウレタン、ポリｍ−フェニレンイソフタルアミド、ポリｐ−フェニレンテレフタルアミド等のポリマーからなるシートが挙げられる。なかでも、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮなどのポリエステルからなるシートが好ましく、より具体的にはＰＥＴシートが好ましいものとして挙げられる。
【００１８】
前記基材シート２１の厚さとしては、太陽電池システムが要求する電気絶縁性に基づいて選択すればよい。例えば、前記基材シート２１が樹脂シートである場合には、該膜厚が１０〜３００μｍの範囲であることが好ましい。より具体的には、前記基材シート２１がＰＥＴシートである場合には、軽量性および電気絶縁性の観点から、該ＰＥＴシートの厚さは１０〜３００μｍの範囲であることが好ましく、３０〜２００μｍの範囲であることがより好ましく、５０〜１５０μｍであることがさらに好ましい。
【００１９】
前記ガスバリア層２２は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）からなる薄膜であり、その窒素（Ｎ）の一部が酸素（Ｏ）に置換されていてもよい。ガスバリア層は、本実施形態では基材シート２１の一方の面に直接成膜されている。
このガスバリア層２２の膜厚は、２０ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以上であることがより好ましい。この膜厚が２０ｎｍ未満であると、バックシート２０Ａの水蒸気バリア性が低下してしまう。
【００２０】
前記ガスバリア層２２は、例えば、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）を主として含む物質をターゲットとして、不活性ガス雰囲気中でスパッタリングする方法、或いは図７に示すようにＳｉをターゲットとして、窒素ガス（又は窒素ガスと微量の酸素ガス）を含む不活性ガス雰囲気中で反応性スパッタリングする方法によって基材シート２１の一方の面に成膜することができる。
【００２１】
図７は、前記反応性スパッタリングを行うための反応性スパッタ装置の概略構成図である。この反応性スパッタ装置を用いた反応性スパッタリングは、以下のようにして行われる。まず、真空槽７１中の陰極７４上にＳｉからなるターゲット７７を置き、陰極７４と対向して設けられた陽極７５上に基材７６（基材シート２１）を置く。次に、真空槽７１内を真空ポンプ７２で真空とし、供給ガス８０として不活性ガス（主にアルゴンガス）と窒素ガスとの混合ガス（又は窒素ガスと共に微量の酸素ガスを含んでいてもよい）を導入しながら、該真空槽７１中に置かれた電極７４，７５間に直流高圧電源７３により電圧を印加することによって得られるグロー放電を利用しプラズマ化された不活性ガス８２をターゲット７７に衝突させると、ターゲット７７は分子あるいは原子レベルの断片８１に分解され、弾き飛ばされて基材７６上で凝縮され、膜７９を形成する。この時、供給ガス８０として前記混合ガスを用いることで、弾き飛ばされたＳｉが窒素と反応し、生成した窒化珪素が膜７９として堆積される。
【００２２】
ここで、形成された膜７９の窒化珪素は、化学量論的な組成成分（Ｓｉ３Ｎ４）とはならず、非化学量論的な組成成分（ＳｉｘＮｙ）を有していてもよい。さらに、前記混合ガスとして、不活性ガスと窒素ガスとの混合ガス中に微量の酸素ガスを混入させた場合には、窒化珪素の窒素の一部が酸素によって置換された組成の膜を得ることができる。
【００２３】
以上、反応性スパッタリングによってガスバリア層２２を形成する場合について記載したが、ガスバリア層２２の成膜方法としては反応性スパッタリングにのみ限定されるものではなく、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、レーザ蒸着法などの他の成膜方法を用いて形成することもできる。
【００２４】
基材シート２１の他方の面に積層されるフッ素樹脂層２３としては、本発明の効果を損なわず、フッ素を含む層であれば特に制限されない。例えばフッ素含有ポリマーを有するシートであってもよく、フッ素含有ポリマーを有する塗料（コート液）を塗布した塗膜であってもよい。保護シートの軽量化のために前記フッ素樹脂層２３をより薄くする観点から、フッ素含有ポリマーを有する塗料を塗布した塗膜であることが好ましい。
【００２５】
前記フッ素含有ポリマーを有するシートとしては、例えばポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）またはエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）を主成分とするポリマーをシート状に加工したものが好ましいものとして挙げられる。前記ＰＶＦを主成分とするポリマーとしてはＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＴｅｄｌａｒ（商品名）を用いることができる。また、前記ＥＣＴＦＥを主成分とするポリマーとしてはＳｏｌｖａｙ  Ｓｏｌｅｘｉｓ社製のＨａｌａｒ（商品名）を用いることができる。前記ＥＴＦＥを主成分とするポリマーとしては旭硝子社製のＦｌｕｏｎ（商品名）を用いることができる。
前記フッ素含有ポリマーを有するシートの厚さとしては、耐候性および軽量化の観点から、一般に５〜２００μｍの範囲が好ましく、１０〜１００μｍの範囲がより好ましく、１０〜５０μｍの範囲が最も好ましい。
【００２６】
前記フッ素含有ポリマーを有する塗料としては、溶剤に溶解又は水に分散されたもので塗布可能なものであれば特に限定されない。
前記塗料に含まれるフッ素含有ポリマーとしては、本発明の効果を損なわず、フッ素を含有するポリマーであれば特に限定されないが、前記塗料の溶媒（有機溶媒または水）に溶解し、架橋可能であるものが好ましい。
フッ素含有ポリマーは、フッ素含有モノマー、及び所望により用いられるフッ素含有モノマーと共重合可能なその他のモノマーの重合体である、フッ素含有モノマーとしては、例えば、フッ化ビニル（ＶＦ）、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン、フッ素化ビニルエーテル等が挙げられる。これらのフッ素含有モノマーは単独で、あるいは２種以上を併用して用いることができる。
その他のモノマーとしては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ブチル、イソ酪酸ビニル、ピバル酸ビニル、カプロン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、シクロヘキシルカルボン酸ビニル、および安息香酸ビニル等のカルボン酸のビニルエステル類や、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルおよびシクロヘキシルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類、ヒドロキシブチルビニルエーテル、イソブチレンが挙げられる。これらのモノマーは単独で、あるいは２種以上を併用して用いることができる。
フッ素含有ポリマーの例として、水酸基等の硬化性官能基を有するフルオロオレフィンのポリマーが挙げられ、該具体例としては、ＴＦＥ、イソブチレン、ＶｄＦ、ヒドロキシブチルビニルエーテルおよびその他のモノマーからなる共重合体、ならびにＴＦＥ、ＶｄＦ、ヒドロキシブチルビニルエーテルおよびその他のモノマーからなる共重合体が好ましいものとして挙げられる。
【００２７】
該フッ素含有ポリマーの好ましい例としては、旭硝子株式会社製のＬＵＭＩＦＬＯＮ（商品名）、セントラル硝子株式会社製のＣＥＦＲＡＬ  ＣＯＡＴ（商品名）、ＤＩＣ株式会社製のＦＬＵＯＮＡＴＥ（商品名）等のクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）を主成分としたポリマー類や、ダイキン工業株式会社製のＺＥＦＦＬＥ（商品名）等のテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）を主成分としたポリマー類や、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＺｏｎｙｌ（商品名）、ダイキン工業株式会社製のＵｎｉｄｙｎｅ（商品名）等のフルオロアルキル基を有するポリマー、およびフルオロアルキル単位を主成分としたポリマー類が挙げられる。これらの中でも、耐候性および顔料分散性等の観点から、ＣＴＦＥを主成分としたポリマーおよびＴＦＥを主成分としたポリマーがより好ましく、なかでも前記ＬＵＭＩＦＬＯＮ（商品名）および前記ＺＥＦＦＬＥ（商品名）が最も好ましい。
【００２８】
前記ＬＵＭＩＦＬＯＮ（商品名）は、ＣＴＦＥと数種類の特定のアルキルビニルエーテル（ＶＥ）、ヒドロキシアルキルビニルエーテルとを主な構成単位として含む非結晶性のポリマーである。該ＬＵＭＩＦＬＯＮ（商品名）のように、ヒドロキシアルキルビニルエーテルのモノマー単位を有するポリマーは、溶剤可溶性、架橋反応性、基材密着性、顔料分散性、硬さ、および柔軟性に優れるので好ましい。
前記ＺＥＦＦＬＥ（商品名）は、ＴＦＥと有機溶媒可溶性の炭化水素系モノマー（酸素を含んでいてもよい）との共重合体であり、なかでも共重合体中に反応性の高い水酸基を有する場合には、溶剤可溶性、架橋反応性、基材密着性、および顔料分散性に優れるので好ましい。
【００２９】
複数のフッ素含有モノマーからなるフッ素含有ポリマーとしては、例えば、ＶｄＦとＴＦＥとヘキサフルオロプロピレンとの三元重合体であるＤｙｎｅｏｎ  ＴＨＶ（商品名；３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）が挙げられる。そのような多元重合体は、それぞれのモノマーが有する特性をポリマーに付与することができるので好ましい。例えば前記Ｄｙｎｅｏｎ  ＴＨＶ（商品名）は、比較的低温で製造することができ、エラストマーや炭化水素ベースのプラスチックにも接着でき、柔軟性や光学的透明度にも優れるので好ましい。
【００３０】
前記塗料としては、前記フッ素含有ポリマーの他に、無機顔料として二酸化チタンの微粒子を含むことが好ましく、さらに必要であれば、架橋剤、架橋促進剤、溶媒、他の顔料および無機充填材などを含むこともできる。
【００３１】
前記塗料に含まれる二酸化チタンとしては、本発明の効果を損なうものでなければ特に限定されないが、フッ素樹脂層２３中の分散が良好で、高い反射率が得られ、耐久性に優れたフッ素樹脂層２３を形成し得るものが好ましく、具体的には、被覆及び表面処理されたルチル型二酸化チタンであるＴｉ−Ｐｕｒｅ  Ｒ１０５（商品名；Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）などが挙げられる。
【００３２】
前記塗料に含まれる架橋剤としては、本発明の効果を損なうものでなければ特に限定されず、金属キレート類、シラン類、イソシアナート類、およびメラミン類が好ましく用いられるものとして挙げられる。架橋剤を配合することにより、得られる塗膜が硬化し、耐候性、耐擦傷性を向上させることができるが、前記保護シートを屋外において３０年以上使用することを想定した場合、耐候性の観点からは、前記架橋剤として、脂肪族イソシアナート類が好ましい。
前記塗料に含まれる架橋促進剤としては、ジブチルジラウリン酸スズ、ジオクチルジラウリン酸スズを例示でき、含フッ素ポリマーとイソシアネートとの架橋反応を促進するために用いられる
【００３３】
前記塗料に含まれる溶媒としては、本発明の効果を損なうものでなければ特に限定されず、例えばメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、シクロヘキサノン、アセトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、トルエン、キシレン、メタノール、イソプロパノール、エタノール、ヘプタン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、またはｎ−ブチルアルコールのうち、いずれか１種以上を有する溶媒を好ましく用いることができる。なかでも、塗料中の含有成分の溶解性および塗膜中への残留性の低さ（低い沸点温度）の観点から、前記溶媒はキシレン、シクロヘキサノン、またはＭＥＫのうち、いずれか１種以上を有するものであることがより好ましい。
【００３４】
更に、前記塗料に含まれる他の顔料および無機充填剤としては、例えば、シリカ、マイカ、窒化ホウ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム等が挙げられる。シリカの具体例としては、ジメチルシリコーンの表面処理によってシリカ表面の水酸基を修飾した疎水性シリカであるＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＴＳ  ７２０（商品名;キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ・インク社製）が好ましいものとして例示できる。
【００３５】
前記塗料の組成としては、本発明の効果を損なわなければ特に限定されないが、含フッ素ポリマー１００質量部に対して、二酸化チタン３〜１２０質量部を含むことが好ましく、１０〜１００質量部含むことがより好ましい。また、塗料の固形分濃度は、特に限定されないが、通常、１０〜８０質量％程度である。
【００３６】
前記塗料を基材シート２１の他方の面側あるいはガスバリア層上に塗布する方法としては、公知の方法で行うことができ、例えばバーコーターで所望の膜厚になるように塗布すればよい。
前記塗料が硬化して形成される前記フッ素樹脂層２３の膜厚としては特に限定されず、例えば５μｍ以上の膜厚とすればよい。水蒸気バリア性、耐候性および軽量性の観点から、該フッ素樹脂層２３の膜厚としては、５〜１００μｍが好ましく、１０〜５０μｍがより好ましく、１０〜３０μｍがさらに好ましい。
前記塗布した塗料の乾燥プロセスにおける温度は、本発明の効果を損なわない温度であればよく、前記基材シート２１への影響を低減する観点から、５０〜１３０℃程度の範囲であることが好ましい。
【００３７】
本実施形態のバックシート２０Ａは、基材シート２１の一方の面に窒化珪素からなるガスバリア層２２が積層されたものなので、後述する実施例において実証されるように、従来のシリカ薄膜が形成されたシートと比べ、水蒸気バリア性を向上させることができ、さらに耐屈曲性が改善され、シートを曲げてもガスバリア層２２の劣化が少なく、蒸気バリア性の低下が少なくなる。
また、基材シート２１の他方の面に積層されるフッ素樹脂層２３に二酸化チタンを含有させることで、このバックシート２０Ａの反射率を向上させることができるが、バリア層として窒化珪素を用いることにより、従来の酸化珪素化合物薄膜を用いたバックシートよりも高い反射率が得られ、太陽電池モジュールの発電効率を高めることができる。
【００３８】
図２は、本発明のバックシートの第２実施形態を示す断面図である。
本実施形態のバックシート２０Ｂは、基材シート２１の一方の面に、ガスバリア層２２とフッ素樹脂層２３とをその順で積層した構成になっている。
この基材シート２１、ガスバリア層２２及びフッ素樹脂層２３の詳細は、前述した第１実施形態での基材シート２１、ガスバリア層２２及びフッ素樹脂層２３と同様のものを用いることができる。
【００３９】
本実施形態のバックシート２０Ｂは、基材シート２１の一方の面に、窒化珪素からなるガスバリア層２２と二酸化チタンを含有するフッ素樹脂層２３とを設けたことによって、前述した第１実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、フッ素樹脂層２３をガスバリア層２２の表面に積層した構造なので、フッ素樹脂層２３と密着しにくい基材シート２１を使用してもガスバリア層によってフッ素樹脂層２３の密着性を確保できるので、基材シート２１の材料選択の自由度を拡げることができ、長期にわたってフッ素樹脂層２３の剥がれを防止することができる。
【００４０】
図３は、本発明のバックシートの第３実施形態を示す断面図である。
本実施形態のバックシート２０Ｃは、基材シート２１の一方の面に窒化珪素薄膜からなるガスバリア層２２が積層され、基材シート２１の他方の面にフッ素樹脂層２３が積層され、さらに前記ガスバリア層２２の表面に接着層２４が積層された構成になっている。
この基材シート２１、ガスバリア層２２及びフッ素樹脂層２３の詳細は、前述した第１実施形態での基材シート２１、ガスバリア層２２及びフッ素樹脂層２３と同様のものを用いることができる。
【００４１】
前記接着層２４としては、バックシートを太陽電池モジュール５０の背面に積層する際に、封止材３０との密着性を向上させる観点から、アクリルウレタン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体の分子間を金属イオンで架橋したアイオノマー樹脂などを用いることができる。さらに、封止剤３０と熱接着することが可能なように、熱接着性を有していることが好ましい。ここで、熱接着性とは、加熱処理によって接着性を発現する性質のことである。該加熱処理における温度としては、通常５０〜２００℃の範囲である。熱接着性を有する観点から、接着層２４としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、アイオノマー樹脂、およびそれらの混合物からなる群から選択される１種からなる樹脂が好ましい。一般に、前記封止材３０はＥＶＡからなる封止樹脂であることが多く、この場合、前記接着層２４がＥＶＡを主成分とするポリマーからなる樹脂であることにより、封止材３０と接着層２４との密着性を向上させることができる。
【００４２】
前記接着層２４の厚さとしては、本発明の効果を損なわない限り特に制限されない。より具体的には、接着層２４のベース樹脂がＥＶＡである場合には、軽量性および電気絶縁性等の観点から。その厚さは、１０〜２００μｍの範囲であることが好ましく、２０〜１５０μｍの範囲であることがより好ましい。
【００４３】
前記接着層２４には、必要に応じてその他のポリマーや各種の配合剤を添加してもよい。
また各種の配合剤としては、有機化合物、無機化合物のいずれであってもよく、樹脂工業において通常用いられる配合剤が用いられる。例えば、老化防止剤、安定剤、二酸化チタンなどの顔料、難燃剤、可塑剤、結晶核剤、塩酸吸収剤、帯電防止剤、無機フィラー、滑剤、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤が用いられる。
【００４４】
なお、本実施形態において、ガスバリア層２２と接着層２４との密着性が劣っている場合には、これらの層間にラミネート用接着剤層を設け、この接着剤層を介してガスバリア層２２と接着層２４とを接着した構成としてもよい。このラミネート用接着剤層に用いる接着剤としては、例えばアクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤、エステル系接着剤などが挙げられる。これらの接着剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４５】
本実施形態のバックシート２０Ｃは、基材シート２１の一方の面に窒化珪素薄膜からなるガスバリア層２２が積層され、基材シート２１の他方の面にフッ素樹脂層２３が積層された構成としたものなので、前述した第１実施形態のバックシートとほぼ同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態のバックシート２０Ｃは、前記ガスバリア層２２の表面にＥＶＡなどからなる接着層２４を設けたことによって、太陽電池モジュール５０の裏面の封止材３０との熱接着性が良好となり、強固にバックシート２０Ｃを接着固定できることから、耐久性に優れた太陽電池モジュールを構成することができる。
【００４６】
図４は、本発明のバックシートの第４実施形態を示す断面図である。
本実施形態のバックシート２０Ｄは、基材シート２１の一方の面に、ガスバリア層２２、ラミネート用接着剤層２６、アルミニウム（Ａｌ）層２５、ラミネート用接着剤層２６、接着層２４をその順に積層すると共に、基材シート２１の他方の面にフッ素樹脂層２３を積層した構成になっている。
この基材シート２１、ガスバリア層２２及びフッ素樹脂層２３の詳細は、前述した第１実施形態での基材シート２１、ガスバリア層２２及びフッ素樹脂層２３と同様のものを用いることができる。また、ラミネート用接着剤層２６に用いる接着剤としては、例えばアクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤、エステル系接着剤などが挙げられる。これらの接着剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４７】
前記Ａｌ層２５は、バックシート２０Ｄの水蒸気バリア性を更に向上させるために形成されたものであり、その厚さは防湿性向上効果が発揮できれば特に限定されないが、通常は１μｍ〜１００μｍの範囲である。
このＡｌ層２５の形成方法は特に限定されず、例えば、ガスバリア層２２の表面にラミネート用接着剤層２６を介してアルミ箔を接着して形成することができ、或いは、ガスバリア層２２の表面に真空蒸着法などの方法によってラミネート用接着剤層２６無しに直接成膜することもできる。
【００４８】
本実施形態のバックシート２０Ｄは、前述した第３実施形態のバックシート２０Ｃとほぼ同様の効果が得られ、さらにＡｌ層２５を積層したことによって防湿性をより向上させることができる。
【００４９】
本発明のバックシートは、基材シートの両面に窒化珪素からなるガスバリア層が設けられていてもよい。基材シートの両面にガスバリア層を設けることによって、ガスバリア性がより向上する。
【００５０】
本発明の太陽電池モジュールは、図５に示すように、太陽電池モジュール５０の裏面（背面）の封止材３０に、フッ素樹脂層が外側になるように前述したバックシート２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄのいずれかを接着したものである。
この太陽電池モジュール５０の種類や構造は特に限定されず、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）太陽電池、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）太陽電池、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）太陽電池、ＧａＡｓなどの化合物半導体型太陽電池、色素増感型太陽電池とすることができる。
【００５１】
本発明の太陽電池モジュールは、本発明に係るバックシート２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄをモジュールの裏面（背面）に接着してなるものなので、水蒸気バリア性、耐候性にすぐれ、屋外での長期間の使用に耐えうる耐久性を保持したものとなる。
また、反射率が高い前記シートを裏面に接着したことにより、太陽電池モジュール内の太陽電池セルの隙間を通って裏面側に抜け出す光を反射して太陽電池セル側に戻すことで発電効率を高めることができる。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例になんら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例のガスバリア層（窒化珪素、シリカ）の厚さ（膜厚）は、触針式段差表面・形状測定装置（Ａｍｂｉｏｓ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製「ＸＰ−１」を用いて測定した。
【００５３】
［実施例１］
（コート液の調製）
メチルエチルケトン１２０質量部、疎水性シリカ（キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ・インク社製、商品名「ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＴＳ−７２０」）１８．２質量部、二酸化チタン（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ製、商品名「Ｔｉ−Ｐｕｒｅ  Ｒ１０５」）１００質量部の割合で配合し、顔料分散機（特殊機化工業株式会社製、装置名「Ｔ．Ｋ．ホモディスパー」）を用いて分散させて顔料分散液を作製した。
続いて、得られた顔料分散液８７質量部に、クロロトリフルオロエチレン系共重合体（旭硝子株式会社製、商品名「ＬＵＭＩＦＬＯＮ  ＬＦ２００」、固形分濃度６０質量％）１００質量部、脂肪族イソシアナート系の架橋剤（硬化剤）（住化バイエルウレタン株式会社製、商品名「スミジュールＮ３３００」）１０．７質量部、架橋促進剤（東洋インキ製造株式会社製、商品名「ＢＸＸ３７７８−１０」、ジオクチルジラウリン酸スズ）０．００４質量部、メチルエチルケトン１１０質量部の割合で配合して二酸化チタンとフッ素樹脂を含むコート剤を調製した。
【００５４】
（ガスバリア層の成膜）
厚さ１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（帝人デュポンフィルム社製、商品名「Ｍｅｌｉｎｅｘ−Ｓ」）の片面に、図７に示す反応性スパッタ装置を用いて下記条件で反応性スパッタ成膜を行い、厚さ３０ｎｍの窒化珪素からなるガスバリア層を形成した。
成膜条件：
プラズマ生成ガス：アルゴン、窒素
ガス流量：アルゴン１００ｓｃｃｍ、窒素 ６０ｓｃｃｍ
ターゲット材料：Ｓｉ
電力値：２５００Ｗ
真空槽内圧：０．２Ｐａ
【００５５】
（フッ素樹脂層の形成）
次に、ポリエチレンテレフタレートフィルムのガスバリア層が形成された面とは反対側の面に、前記コート剤を、乾燥塗膜の厚さが１５μｍ（塗布量３０ｇ／ｍ２）となるようにバーコーターを用いて塗工し、１２０℃で２分間乾燥してフッ素樹脂層を形成し、実施例１のバックシートを作製した。
【００５６】
［実施例２］
ガスバリア層の膜厚を６０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例２のバックシートを得た。
【００５７】
［実施例３］
ガスバリア層の膜厚を２０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例３のバックシートを得た。
【００５８】
［比較例１］
前記反応性スパッタ成膜において、プラズマ生成ガス中の窒素ガスに代えて酸素ガスを用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を行い、厚さ３０ｎｍの珪素酸化物（シリカ）を成膜し、比較例１のバックシートを作製した。
【００５９】
前記のように作製した実施例１〜３及び比較例１のそれぞれのバックシートに対して、水蒸気透過度、屈曲試験後の水蒸気透過度（耐屈曲性試験）、反射率の測定を行った。
これらの測定は下記のように実施した。その測定結果を表１にまとめて記す。
【００６０】
＜水蒸気透過度の測定＞
ＪＩＳ  Ｋ７１２９のＡ法（感湿センサー法）により、バックシートのフッ素樹脂層側から透過してくる水蒸気の量を測定した。測定装置は、ＬＹＳＳＹ社製「Ｌ８０−５０００」を用い、透過セルの温度４０℃、相対湿度差９０％の条件で行った
【００６１】
＜耐屈曲性試験後の水蒸気透過度の測定＞
耐屈曲性試験は、図６に示すように実施した。直径８ｍｍ、長さ２０ｃｍのステンレス鋼製の棒６１に、ガスバリア層が設けられていない面が接するようにバックシート（寸法１５ｃｍ×３５ｃｍ）６０を巻き、耐折試験機（株式会社井元製作所製、「ＩＭＣ−１５ＡＥ」）を用いて、図６に示すようにして、バックシート６０に荷重１．２ｋｇをかけながら５００往復（１分間あたり１０往復）させた。バックシート６０の移動距離は１往復あたり２０ｃｍとした。また、耐屈曲性試験は２３℃、相対湿度５０％の環境下で行った。
この耐屈曲性試験を行ったバックシートについて、前記＜水蒸気透過度の測定＞と同様にして水蒸気透過度を測定した。
【００６２】
＜反射率の測定＞
ＪＩＳ  Ｋ７１０５に準じ、波長間隔１ｎｍで３００〜１２００ｎｍでの反射率を測定し、その平均値を保護シートの反射率とした。測定装置は、株式会社島津製作所製「ＵＶ−３６００」を用いた。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
表１の結果より、ガスバリア層として厚さ３０ｎｍと６０ｎｍの窒化珪素薄膜を有する実施例１，２のバックシートは、厚さ３０ｎｍのシリカ（ＳｉＯ２）からなるガスバリア層を有する比較例１のバックシートと比べ、水蒸気透過度が半分以下と低くなり、優れた水蒸気バリア性が得られることが分かる。さらに、比較例１のバックシートでは耐屈曲性試験後の水蒸気透過度が大幅に上昇しているのに対し、実施例１，２のバックシートでは耐屈曲性試験後の水蒸気透過度の上昇が少なく、実施例１，２のバックシートは耐屈曲性に優れていることが分かる。また、実施例１，２のバックシートは、比較例１のバックシートに比べ高い反射率を有していることが分かる。
また、ガスバリア層として厚さ２０ｎｍの窒化珪素薄膜を有する実施例３のバックシートは、比較例１と同等の水蒸気透過度であった。しかし、実施例３のバックシートは、耐屈曲性試験後の水蒸気透過度の上昇が比較例１よりも少なくなり、実施例３のバックシートは比較例１と比べて耐屈曲性に優れていることが分かる。さらに、実施例３のバックシートは、比較例１のバックシートに比べ高い反射率を有していることが分かる。
このように、実施例１〜３のバックシートは、水蒸気バリア性が高く、シートを曲げても水蒸気バリア性の低下が少なく耐屈曲性に優れており、更に反射率も高いものなので、太陽電池モジュール用のバックシートとして優れた性能を有している。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明のバックシートは、水蒸気バリア性が高く、シートを曲げても水蒸気バリア性の低下が少なく耐屈曲性に優れており、更に反射率も高くすることができるので、太陽電池モジュール用のバックシートとして有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  …表面保護シート
２０  …バックシート
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄ  …バックシート
２１  …基材シート
２２  …ガスバリア層
２３  …フッ素樹脂層
２４  …接着層
２５  …Ａｌ層
２６  …ラミネート用接着剤層
３０  …封止材
４０  …太陽電池セル
５０  …太陽電池モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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